Bài giảng Hệ thống E - Learning - Bài 3: Mô hình hệ thống E - Learning

Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 45 BÀI 3 MÔ HÌNH HỆ THỐNG E - LEARNING Hướng dẫn học Để học tốt bài này, sinh viên cần tham khảo các phương pháp học sau:  Học đúng lịch trình của môn học theo tuần, làm các bài luyện tập đầy đủ và tham gia thảo luận trên diễn đàn.  Sinh viên làm việc theo nhóm và trao đổi với giảng viên trực tiếp tại lớp học hoặc qua email.  Tham khảo các thông tin từ trang Web môn học. Nội dung  Mô hình chức năng hệ thống e-learning.  Mô hình hệ thống e-learning. Mục tiêu  Hiểu rõ được chức năng chính của các thành phần trong mô hình chức năng hệ thống e-learning.  Hiểu rõ được cấu trúc và hoạt động của hệ thống e-learning.  Trình bày được các chuẩn và đặc tả cho hệ thống e-learning.  Đánh giá được các ưu điểm, nhược điểm của hệ thống e-learning. Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning 46 NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 Tình huống dẫn nhập Tình huống 1: Hình thức học e-learning Chị Lan đang tìm hiểu về hình thức học e-learning. Chị muốn biết hình thức học tập này như thế nào và có phù hợp với việc chị vừa đi làm vừa đi học không. Tình huống 2: Mô hình hệ thống e-learning Anh Hùng đang làm việc tại công ty phần mềm FTM. Anh nhận thấy e-learning có xu hướng phát triển mạnh mẽ tại Việt Nam và trên toàn thế giới. Anh Hùng đề xuất với công ty nên chuyển hướng phát triển, tham gia vào lĩnh vực cung cấp phần mềm, công cụ, học liệu và các giá trị gia tăng trên hệ thống e-learning. Để sản phẩm đạt được hiệu quả nhất, tích hợp được với nhiều hệ thống, anh Hùng và các cộng sự muốn tìm hiểu chuyên sâu về mô hình hệ thống e-learning. 1. Quy trình hoạt động của hệ thống e-learning như thế nào? 2. Quy trình học tập e-learning của sinh viên như thế nào? 3. Các đặc điểm của hệ thống e-learning là gì? 1. Cấu trúc và mô hình hệ thống e-learning như thế nào? 2. Hệ thống e-learning sử dụng các chuẩn và các đặc tả nào? Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 47 3.1. Mô hình chức năng hệ thống Mô hình chức năng cung cấp một cái nhìn trực quan về các thành phần tạo nên môi trường e-learning và những đối tượng thông tin giữa chúng. Viện nghiên cứu công nghệ giáo dục từ xa (ADL) đưa ra mô hình tham chiếu đối tượng nội dung chia sẻ (SCORM - Sharable Content Object Reference Model) và đã định nghĩa một cách khái quát về một môi trường ứng dụng e-learning: là một kiểu “hệ thống quản lý học tập (LMS-Learning Management System)”, trong đó LMS là một hệ thống dịch vụ quản lý quá trình phân phối và theo dõi nội dung học tập của người học. SCORM không đi vào mô tả chi tiết các khối chức năng của LMS mà SCORM chỉ tập trung quan tâm nhiều đến các chức năng phân phối và theo dõi nội dung học trong LMS. Nhưng chúng ta có thể đề xuất mô hình chức năng trên cơ sở của mô hình của SCORM nhằm đảm bảo bao trùm hết các chức năng của một môi trường e-learning cần có. Trong SCORM có định nghĩa 2 phân hệ: LCMS (hệ thống quản lý nội dung học tập) và LMS (hệ thống quản lý học tập). Hình 3.1 dưới đây mô tả một cách khái quát về cấu trúc chức năng điển hình của một hệ thống e-learning và các đối tượng thông tin tiêu chuẩn giữa các thành phần của nó.1 Hình 3.1. Mô hình chức năng hệ thống E-learning 1 Xiaofei lie và cộng sự: ”An implementable arrchitecture of an E-learning system” Univesity of Ottawa Chuyên viên phát triển nội dung Sinh viên Giảng viên Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning 48 NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 3.1.1. Hệ thống quản trị nội dung học tập (LCMS) Một LCMS là một môi trường đa người dùng, ở đó các cơ sở phát triển nội dung có thể tạo ra, lưu trữ, sử dụng lại, quản lý và phân phối nội dung học tập trong môi trường số từ một kho dữ liệu trung tâm. LCMS cho phép người dùng tạo ra và sử dụng lại những đơn vị nội dung nhỏ trong kho dữ liệu trung tâm. Việc sử dụng các cấu trúc siêu dữ liệu học được chuẩn hoá, cộng với các khuôn dạng truy xuất đơn vị kiến thức được chuẩn hoá cũng cho phép các đơn vị kiến thức được tạo ra và chia sẻ bởi các phần mềm công cụ đa năng và các kho dữ liệu học tập. Để cung cấp khả năng tương hợp (interoperability) giữa các hệ thống, LCMS được thiết kế sao cho phù hợp với các tiêu chuẩn về siêu dữ liệu nội dung, đóng gói nội dung và truyền thông nội dung. 3.1.2. Hệ thống quản trị học tập (LMS) LMS như là một hệ thống dịch vụ quản lý việc phân phối và tìm kiếm nội dung học tập cho người học, tức là LMS quản lý các quá trình học tập. LMS cần trao đổi thông tin về hồ sơ người sử dụng và thông tin đăng nhập của người sử dụng với các hệ thống khác. LMS lấy thông tin về vị trí của khoá học từ LCMS và về các hoạt động của sinh viên từ LCMS.  Yêu cầu về chức năng của một hệ thống LMS điển hình có thể được liệt kê tóm tắt như sau: (1) Yêu cầu chung o Có khả năng nâng cấp lên số lượng người dùng và số lượng bản ghi người dùng không hạn chế. o Được thiết kế để người dùng thông thường (chẳng hạn giáo viên) có thể sử dụng. o Được thiết kế dưới dạng ứng dụng Web để có thể truy nhập từ mọi máy tính có sử dụng trình duyệt. o Hỗ trợ đa ngôn ngữ; yêu cầu cơ bản là tiếng Anh và tiếng Việt; có khả năng nâng cấp để hỗ trợ bất cứ ngôn ngữ nào, không phân biệt mẫu ký tự (la tinh, tượng hình). (2) Yêu cầu kỹ thuật o Tương thích với các trình duyệt chuẩn. o Có khả năng tích hợp với hệ thống ERP, HR, CRM hoặc các hệ thống doanh nghiệp khác. o Được thiết kế theo module để có thể dễ dàng nâng cấp trong tương lai. o Được thiết kế để người học có thể tham gia học tập qua đường thoại thông thường. o Có khả năng tích hợp ứng dụng thư điện tử và có khả năng trao đổi thư điện tử với mọi hệ thống thư điện tử chuẩn. (3)Yêu cầu điều khiển truy nhập và bảo mật o Hỗ trợ các giao thức truy nhập và chứng thực, hạn chế truy nhập bằng ID người dùng và mật khẩu truy nhập. Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 49 o Ngăn chặn các đăng ký trái phép. o Bảo vệ được nội dung, kế hoạch và thông tin đào tạo trong trường hợp hệ thống bị phá hủy do vô tình hoặc cố ý. o Hạn chế truy nhập tới các bản ghi đào tạo cá nhân. Chỉ đúng người học, người giám sát và người quản lý chương trình đào tạo mới có thể truy nhập tới các bản ghi cá nhân đó. o Có khả năng hạn chế truy nhập tới dữ liệu/nội dung theo người dùng. o Hỗ trợ kiến trúc bảo mật đa lớp (ít nhất là 2 lớp) cho ứng dụng Web. (4)Yêu cầu giao diện người dùng o Hỗ trợ giao diện người dùng trên cơ sở trình duyệt Web, có khả năng tùy chỉnh và thân thiện người dùng. o Cho phép thiết lập nhiều giao diện riêng biệt cho các nhóm người dùng khác nhau. o Cung cấp phương tiện để người dùng tự thiết lập giao diện của mình mà không cần đến sự trợ giúp của đội ngũ kỹ thuật. o Chỉ hiện thị các chức năng và tùy chọn tương ứng với vai trò của người dùng khi đăng nhập hệ thống. o Hỗ trợ chức năng trợ giúp và hướng dẫn trực tuyến. (5)Yêu cầu chức năng o Chức năng chung  Có khả năng cung cấp các khóa học cho sinh viên.  Có khả năng tự động kiểm tra xung đột lịch trình sử dụng tài nguyên, gồm phương tiện, thiết bị và con người.  Có khả năng tạo và duy trì các thông tin chi tiết về giáo viên, gồm lý lịch, thông tin liên lạc và địa chỉ thư điện tử...  Cung cấp chức năng để người quản trị có thể lên thời khóa biểu cho giáo viên.  Có khả năng giám sát trình độ chuyên môn và bằng cấp của giáo viên.  Cung cấp diễn đàn nội bộ, thư điện tử cục bộ và chat trực tuyến.  Có khả năng tính học phí. o Chức năng đăng ký, giám sát  Cho phép người quản trị thiết lập nhiều loại khóa học khác nhau (ILT – Information and Learning Technology, đồng bộ, không đồng bộ...).  Cho phép người quản trị lên thời khóa biểu cho các lớp ILT.  Cho phép quản lý phòng học và kiểm tra xung đột trong việc sử dụng phòng học.  Cho phép sinh viên xem danh sách và đăng ký các khóa học ILT, đồng bộ và không đồng bộ.  Hỗ trợ khả năng đăng ký nhóm.  Hệ thống phải có khả năng xác nhận lập tức thông qua e-mail đối với việc đăng ký học.  Cho phép người quản trị chỉ rõ khóa học nào là bắt buộc và khóa học nào là có thể chọn.  Hệ thống phải có khả năng ngăn chặn các đăng ký lặp (đăng ký hai lần). Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning 50 NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220  Có khả năng theo dõi sự có mặt của sinh viên.  Cho phép người quản trị soạn chính sách đăng ký khóa học để thiết lập và quản lý các quá trình đăng ký học phức tạp.  Có khả năng tự động thông báo trong trường hợp xác nhận, hủy bỏ, nhắc nhở hoặc thay đổi phòng học.  Có khả năng tự động cập nhật trạng thái lớp học khi có thay đổi.  Cho phép giáo viên xem lại sinh viên và các số liệu thống kê.  Có khả năng cho phép các nhóm người học đăng ký học một chương trình gồm nhiều khóa học.  Cung cấp chức năng tìm kiếm trong danh mục khóa học.  Cho phép sinh viên xem kết quả học tập.  Cho phép sinh viên xem tin tức và thông báo trên trang chủ.  Cho phép sinh viên xem lại kế hoạch đào tạo cá nhân. o Chức năng báo cáo  Có báo cáo đánh giá khóa học.  Có báo cáo hàng tuần về trạng thái của sinh viên (sinh viên đang học, module hoàn thành, số liệu về đăng nhập...).  Có báo cáo về từng sinh viên (thời gian đăng nhập, module và bài kiểm tra đã hoàn thành).  Có báo cáo về điểm kiểm tra trung bình, tổng cộng hoặc theo từng module.  Có khả năng tạo các báo cáo đặc biệt khi cần.  Có thể thay đổi các báo cáo đã định nghĩa trước.  Cho phép xuất báo cáo ra dạng bảng tính.  Cho phép tự động tạo báo cáo và chuyển đến màn hình của người học, người quản lý hoặc người quản trị.  Cho phép xem báo cáo trực tuyến, in ra hoặc xuất ra. o Chức năng chuẩn hoá E-learning  Có khả năng tích hợp và giám sát các khóa học theo chuẩn SCORM và AICC.  Hỗ trợ các khóa học từ các nhà cung cấp thứ 3.  Hỗ trợ các khóa học được phát triển bằng ToolBook, Authorware, Dreamweaver và các công cụ đóng gói khác. o Chức năng quản lý chương trình giảng dạy  Hỗ trợ tạo và triển khai các chương trình đào tạo pha trộn, gồm ILT, đồng bộ, không đồng bộ...  Có khả năng thiết lập các điều kiện tiên quyết.  Cho phép tạo và giám sát các kế hoạch học tập.  Cho phép người quản lý khóa học và lớp học thi hành từ xa.  Cung cấp các bản mẫu lập lịch trình khóa học. o Chức năng kiểm tra Hỗ trợ các dạng câu hỏi sau: đa lựa chọn; đúng/sai; điền vào chỗ trống; kéo thả; câu trả lời ngắn. Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 51  Các câu hỏi kiểm tra có chứa hình ảnh, hoạt hình, âm thanh hoặc video.  Cho phép chọn ngẫu nhiên câu hỏi.  Có phản hồi và chấm điểm.  Câu hỏi có chứa gợi ý cho sinh viên.  Có khả năng giới hạn số lần thực hiện một câu kiểm tra.  Cho phép các câu hỏi có số điểm khác nhau.  Cho phép tạo các bài kiểm tra hỗn hợp, gồm đa lựa chọn, đúng/sai, điền vào chỗ trống hoặc câu trả lời ngắn.  Cho phép kiểm tra đánh giá trước, trong và sau khi tham gia khóa học.  Cho phép giới hạn thời gian thực hiện bài kiểm tra.  Có thể hỗ trợ các dạng bài kiểm tra phức tạp như bài luận.  Kết quả kiểm tra phải được lưu lại trong cơ sở dữ liệu.  Trên cơ sở các đặc tính của dịch vụ Web, người ta thấy rằng các dịch vụ Web có khả năng tốt để thực hiện tính năng liên kết, tương hợp của các hệ thống E-learning bởi các lý do sau: o Thông tin trao đổi giữa các hệ thống e-learning như siêu dữ liệu về đơn vị kiến thức (LOM), đóng gói nội dung IMS đều tuân thủ tiêu chuẩn XML. o Mô hình kiến trúc Web là nền tảng và độc lập về ngôn ngữ với e-learning. Nó cho phép tăng cường sự tương hợp và mở rộng trên cơ sở hạ tầng mạng và các ứng dụng khác nhau sẵn có trên thị trường e-learning. o Mô hình kiến trúc Web cho phép phát triển và sử dụng Intranet cũng như các dịch vụ Internet công cộng. Điều đó cho phép việc lựa chọn các công nghệ mạng là hoàn toàn trong suốt đối với các đơn vị phát triển nội dung và các nhà cung cấp dịch vụ. Kiến trúc e – elearning sử dụng công nghệ dịch vụ Web để thực hiện tượng hợp giữa LCMS và LMS cho thấy các hệ thống e-learrning khác nhau trao đổi các bản tin thông qua sự tương tác của các tác nhân (agent) dịch vụ Web trong mỗi hệ thống. Nhà cung cấp dịch vụ người dùng là đơn vị cung cấp hạ tầng máy chủ truy nhập tới dịch vụ e- learning. Nhà cung cấp nội dung là các cơ sở đào tạo tham gia thị trường e-learning. 3.2. Mô hình hệ thống e-learning2 3.2.1. Mô hình hệ thống e-learning Một cách tổng thể một hệ thống e-learning bao gồm 3 phần chính:  Hạ tầng truyền thông và mạng: Bao gồm các thiết bị đầu cuối người dùng (sinh viên), thiết bị tại các cơ sở cung cấp dịch vụ, mạng truyền thông...  Hạ tầng phần mềm: Các phần mềm LMS, LCMS (ví dụ đơn giản như MacroMedia, Authorware, Toolbook...).  Nội dung đào tạo (hạ tầng thông tin): Đây là phần quan trọng của e-learning bao gồm nội dung các khoá học, các phần mềm dạy học (courseware)... 2 Học viện Công nghệ Bưu chính Viễn thông: “Dự án đào tạo từ xa giai đoạn 2 (2003-2005). Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning 52 NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 Hình 3.2. Các thành phần của hệ thống e - learning Một ví dụ về mô hình hạ tầng phần cứng cho mạng trung tâm của một hệ thống e-learning điển hình được cho ở hình 3.3 dưới đây. Hình 3.3: Mô hình mạng trung tâm cho hệ thống e-learning Mô tả chức năng một số thiết bị mạng Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 53 Tài nguyên Chức năng Web Server  Làm Web hosting, cung cấp các dịch vụ truy cập qua Web.  Thực hiện phân loại và chuyển hướng các kết nối truy nhập hệ thống. Database Server  Quản trị và lưu trữ dữ liệu về các dịch vụ E-learning.  Cung cấp dịch vụ truy xuất dữ liệu hệ thống và tự động thực hiện lịch backup dữ liệu.  Đồng bộ hoá dữ liệu với Database Server của các nhà cung cấp khác. Content Server  Quản lý và lưu trữ dữ liệu bài học multimedia của toàn bộ hệ thống đào tạo từ xa qua Web.  Cung cấp các dịch vụ truy xuất dữ liệu multimedia. Authoring Server  Cung cấp các dịch vụ xây dựng bài giảng trực tuyến multimedia cho đào tạo từ xa qua Web.  Tạo môi trường test và quản lý các dịch vụ truy xuất dữ liệu đa phương tiện (multimedia). Mail Server  Quản trị và lưu trữ dữ liệu thư điện tử của riêng hệ thống.  Cung cấp các dịch vụ gửi nhận thư của riêng hệ thống đào tạo từ xa qua Web. Tape Backup  Thực hiện sao lưu cơ sở dữ liệu dịch vụ, dữ liệu multimedia dùng cho việc lưu trữ, phòng tránh lỗi hệ thống. Router  Làm Internet Gateway của hệ thống. Firewall  Làm bức tường lửa bảo vệ hệ thống chống lại các truy nhập không hợp lệ. Switch  Làm đầu kết nối cho hệ thống server và phòng soạn bài giảng, phòng quản trị hệ thống. Load Balancing  Thực hiện phân tải các yêu cầu truy xuất dữ liệu multimedia. Phát triển e-learning đòi hỏi chi phí rất lớn trong giai đoạn đầu do phải trang trải nhiều chi phí: như chi phí xây dựng hạ tầng phần cứng, chi phí hạ tầng phần mềm LMS, LCMS, chi phí phát triển nội dung, chi phí xây dựng, đào tạo đội ngũ Khi xây dựng các hệ thống e-learning, cần tuân theo các chuẩn để các hệ thống e-learning đáp ứng các khả năng sau:  Khả năng tương hợp (Interoperability) với hệ thống khác.  Khả năng tái sử dụng (Re-usability).  Khả năng quản lý (Manageability) sinh viên, nội dung học tập.  Khả năng truy nhập (Accessibility). 3.2.2. Các chuẩn và đặc tả cho hệ thống e-learning Các chuẩn và đặc tả là thành phần kết nối tất cả các thành phần của hệ thống e-learning. LMS, LCMS, công cụ soạn bài giảng, và kho chứa bài giảng sẽ hiểu nhau và tương tác được với nhau thông qua các chuẩn/đặc tả. Chuẩn và đặc tả e-learning cũng đang phát triển rất nhanh tạo điều kiện cho các công ty và tổ chức tạo ra ngày càng nhiều sản phẩm e-learning, và người dùng có rất nhiều sự lựa chọn. Người phát triển khóa học tạo ra các module đơn lẻ, sau đó các đối tượng quản lý hoặc sinh viên sẽ tích hợp lại thành một khóa học thống nhất. Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning 54 NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220  Các chuẩn cho phép ghép các khóa học tạo bởi các công cụ khác nhau bởi các nhà sản xuất khác nhau thành các gói nội dung (packages) được gọi là các chuẩn đóng gói (packaging standards). Các chuẩn này cho phép hệ thống quản lý nhập và sử dụng được các các khóa học khác nhau.  Nhóm chuẩn thứ hai cho phép các hệ thống quản lý đào tạo hiển thị từng bài học đơn lẻ. Hơn nữa, có thể theo dõi được kết quả kiểm tra của sinh viên, quá trình học tập của sinh viên. Những chuẩn như thế được gọi là chuẩn trao đổi thông tin (communication standards), chúng quy định đối tượng học tập và hệ thống quản lý trao đổi thông tin với nhau như thế nào.  Nhóm chuẩn thứ ba quy định cách mà các nhà sản xuất nội dung có thể mô tả các khóa học và các module của mình để các hệ thống quản lý có thể tìm kiếm và phân loại được khi cần thiết. Chúng được gọi là các chuẩn metadata (metadata standards).  Nhóm chuẩn thứ tư nói đến chất lượng của các module và các khóa học. Chúng được gọi là chuẩn chất lượng (quality standards), kiểm soát toàn bộ quá trình thiết kế khóa học cũng như khả năng hỗ trợ của khóa học với những người tàn tật. 3.2.2.1. Chuẩn đóng gói Chuẩn đóng gói mô tả các cách ghép các đối tượng học tập riêng rẽ để tạo ra một bài học, khóa học, hay các đơn vị nội dung khác, sau đó vận chuyển và sử dụng lại được trong nhiều hệ thống quản lý khác nhau (LMS/LCMS). Các chuẩn này đảm bảo hàng trăm hoặc hàng nghìn file được gộp và cài đặt đúng vị trí. Chuẩn đóng gói e-learning bao gồm:  Cách để ghép nhiều đơn vị nội dung khác nhau thành một gói nội dung duy nhất. Các đơn vị nội dung có thể là các khóa học, các file HTML, ảnh, multimedia, style sheet, và mọi thứ khác xuống đến một icon nhỏ nhất.  Gồm thông tin mô tả tổ chức của một khóa học hoặc module sao cho có thể nhập vào được hệ thống quản lý và hệ thống quản lý có thể hiển thị một menu mô tả cấu trúc của khóa học và sinh viên sẽ học dựa trên menu đó.  Gồm các kĩ thuật hỗ trợ chuyển các khóa học hoặc module từ hệ thống quản lý này sang hệ thống quản lý khác mà không phải cấu trúc lại nội dung bên trong. Các chuẩn đóng gói phổ biến: Tổ chức Nhận xét AICC (Aviation Industry CBT Committee) Để đảm bảo các khóa học khả chuyển khi tuân theo chuẩn AICC đòi hỏi phải có nhiều file, tuỳ thuộc vào mức độ phức tạp. Cụ thể là bao gồm file mô tả khóa học, các đơn vị nội dung khác, các file mô tả, file cấu trúc khóa học, các file điều kiện... Chuẩn này có thể thiết kế các cấu trúc phức tạp cho nội dung. Tuy nhiên, các nhà phát triển phàn nàn rằng chuẩn này rất phức tạp khi thực thi và nó không hỗ trợ sử dụng lại các module ở mức thấp. Bài 3: Mô hình hệ thống e - learning NEU_ICT101_Bai3_v1.0015101220 55 IMS Global Consortium Ngược lại, đặc tả IMS Content and Packaging đơn giản hơn và chặt chẽ hơn. Đặc tả này được cộng đồng E-learning chấp nhận và thực thi rất nhiều. Một số phần mềm như Microsoft LRN Toolkit hỗ trợ thực thi đặc tả này. SCORM(Sharable Content Object Reference Model) SCORM kết hợp nhiều đặc tả khác nhau trong đó có IMS Content and Packaging. SCORM có nhiều phiên bản (1.1; 1.2; 2004). Hiện tại đa số các sản phẩm E- learning đều hỗ trợ SCORM. SCORM là chuẩn đóng gói được sử dụng nhiều nhất. Chuẩn đóng gói nội dung SCORM Cả SCORM và IMS đều dùng đặc tả IMS Content and Packaging. Bộ công cụ Mirosoft LRN Toolkit hỗ trợ đặc tả này. Cốt lõi của đặc tả Content Packaging là một file manifest. File manifest này phải được đặt tên là imsmanifest.xml. Như phần đuôi file đã đưa ra, file này phải tuân theo các luật XML về cấu trúc bên trong và định dạng. Trong file này có bốn phần chính:  Phần Meta-data ghi các thông tin cụ thể về gói.  Phần Organizations là nơi mô tả cấu trúc nội dung